Java 面向数据编程-DOP

近年来，Java 获得了许多新的语言特性，这些特性可以独立使用，并且每个特性都很有用：类型模式（type patterns）、开关改进（switch improvements）、记录和记录模式（ records and record patterns）、密封类型（sealed types）和一些其他模式。但有时，整体的效果远大于各部分之和，如果正确组合，这些特性可以对我们的日常编码产生重大影响。

1.面向对象编程（OOP）

Everything is an object.

面向对象编程（简称 OOP）可以归结为一句话。它表示一切都可以或（在 OOP 中）应该被建模为状态和行为的组合。实现它的最直接方法是创建将可变状态与操作它们的方法相结合的类。这些类通常封装它们的状态，并且经常从表示同一类型中不同类的共同特征的接口继承它们的方法的契约。

在 Java 中，这种方法无处不在，也许没有比集合 API 更明显的了。从Iterable到Collection和List，从Queue到Set以及最近的SequencedCollection和SequencedSet，接口定义契约，而具体类（如ArrayList或LinkedList、HashSet或PriorityQueue或TreeSet或ArrayDeque）则以各种方式实现它们，始终确保它们的可变状态保持隐藏，以便外部人员无法破坏它。

因此，我们经常以类似的方式设计自己的系统也就不足为奇了。在网络商店中，商品可能由接口建模Item，该接口由具体类实现，例如Book（带有 ISBN）、Furniture（带有尺寸）和ElectronicItem（带有有关连接和电池电量的附加信息）。该接口具有诸如添加至购物车、购买、运输或订单之类的方法，并且可以通过实现新类轻松地将新商品类型添加到系统中。

但是……事情往往没那么简单。虽然将所有Item的这些方法都收集起来似乎是合理的，因为它们都与购买过程交互，但添加预测低库存（与基于机器学习的预订系统交互）、注册推荐商品（另一个 ML 系统，这次用于商品建议）和购买预警（注册购买潜在危险商品）让我们怀疑所有这些操作是否真的属于同一界面。目录只能显示书籍，而 3D 公寓规划器只能处理家具，这也是有问题的 -Item现在应该获得方法tableOfContent和addToVirtualApartment，其中每个方法仅在三种Item实现中的一种中包含有意义的行为，而其他两种则抛出异常或什么都不做？或者，我们可以引入标志或进行instanceof检查，但这并不能解决一段时间后出现的另一个问题：所有这些子系统都共享项目实例，并在更改其状态时反复影响彼此，这会导致一些令人不快的错误。

不知何故，我们美丽的设计似乎被残酷的现实粉碎了。一个关键的因素是，OOP 最擅长模拟不断发展的流程，如运输时间、库存管理或推荐系统，但不太适合模拟这些流程所操作的东西——比如上面的项目。那么，我们能做什么呢？

2.面向数据编程（DOP）

面向对象将世界视为一个由相互作用的对象组成的网络，每个对象都具有内部的、通常可变的状态（可能类似于自然生态系统），而面向数据编程（简称 DOP）将其视为一个系统链，每个系统都具有潜在的变化状态，这些系统对不可变数据进行操作（类似于生产线）。对不可变数据进行操作？这听起来像函数式编程（简称 FP），事实上 DOP 与它有很多共同之处。但 DOP 还包含可以以面向对象的方式建模潜在可变的系统。

面向数据编程基于许多原则，但其确切表述尚未最终确定。Oracle Java 语言架构师 Brian Goetz 于 2022 年 6 月在其开创性文章《Java 中的面向数据编程》中写道（此处略作重新排序）：